נא להמתין להופעת התפריט



 
מידע למתחיל
הקטן טקסט הגדל טקסט טקסט רגיל

הספקטרום האלקטרומגנט

ראו עוד על תחומי התדרים בלווינים

בכל פעם שאנו מאזינים לשידורי רדיו, צופים בטלוויזיה, משתמשים בטלפון סלולרי או מדברים ברדיו חובבים CB RADIO , גלי אנרגיה אלקטרו-מגנטיים מביאים לנו מידע ממרחקים. גלים אלה "מפציצים" אותנו ללא הרף בכל מקום בו אנו נמצאים. אבל אנו נהיים מודעים לכך רק כאשר יש ברשותנו את ציוד הקליטה המתאים . בתחילת המאה העשרים גילה מרקוני(inocraM) , שאפשר לשלב מידע עם גלים אנרגיה אלקטרו-מגנטיים , בלתי- נראים המוקרנים דרך חלל במהירות האור. לראשונה בתולדות האנושות, יכול היה האדם ךלתקשר עם מקומות מרוחקים כמעט בזמן אמיתי.
בסוף שנות העשרים של המאה שעברה, מליונים אנשים ברחבי תבל האזינו לשידורי רדיו בגלים בינוניים - המציאות הוירטואלית האלקטרומגנטית הראשונה. אז קראו לשידורים אלה בשם הפשוט של גלי רדיו. עם הזמן התברר, שגלים אלקטרומגנטיים יכולים לשמש להעברה של כל מיני סוגים
של מידע, כולל תמונות טלווזייה. בהיבטים רבים, גלים אלקטרומגנטיים דומים לגלי הים במחזור שלם אחד של גל (ים), המים מתרוממים מגובה פני הים עד שהם מגיעים לשיא הגל ואחר כך שוקעים מטה אל הגל וחוזר חלילה. אות תקשורת הוא המקביל האלקטרומגנטי של הודעה הנשלחת בבקבוק. הוא נע על פני סדרה בלתי נגמרת של גלים, עד שהוא מגיע ליעדו הסופי.
התדר של כל אות אלקטרומגנטי הוא מספר המחזורים לשנייה שבו גל רדיו עובד תנודות או מחזורים. גלים אלקטרומגנטיים נעים בקצב מדהים: אלף מחזורים לשניה נקראים קילוהרץ (KHz ),
מליון מחזורים לשניה נקראים מגה-הרץ( MHz ) ומיליארד מחזורים לשניה נקראים גיגה-הרץ ( GHz ). היום אנו מכנים את הרצף הזה של תדרים שמפיצים אותות תקשורת, מ 100 קילוהרץ ועד 100-ל גיגהרץ בשם " הספקטרום האלקטרומגנטי ". המרחק שכל גל עובר במהלך מחזור אחד נקרא אורך הגל . קיים יחס הפוך בין התדר ואורך הגל : ככל שהתדר גבוה יותר כך הגל קצר יותר.

כל תת קבוצה בספקטרום התדרים מאופיינת על ידי תכונות שונות, הנובעות משינויים באורכי הגלים עצמם. למשל, אותות של גלים בינוניים נודדים על פני הקרקע למרחק של אלפי קילומטרים ועל כן שימשו שנים רבות את שידורי הרדיו (אבל איכות הצליל שלהם אינה גבוהה ). תחנות רדיו בינלאומיות משתמשות בגלים קצרים על מנת לגשר על מרחקים גדולים של אלפי קילומטרים.
היונוספירה , כלומר השכבות הגבוהות יותר של האטמוספירה של כדור הארץ , (אשר נטענות חשמלית על ידי השמש), מחזירה את הגלים הקצרים האלה חזרה אל כדור הארץ כמו מראה.

שידורי טלוויזיה ורדיו מנצלים את קבוצת התדרים המאוד גבוהים( VHF ) והאולטרה-גבוהים ( UHF ) מכיון שאלה מגיעים רק למרחק קצר בלבד. הם אינם מסוגלים להגיע למרחק רב על פני הקרקע או לדלג על פני היונוספירה. היתרון בשימוש בתדרים אלה לשידורים מקומיים הוא, שניתן לנצל את אותו התדר בתחנות רדיו וטלוויזיה רבות מבלי לגרום להפרעות קליטה או חפיפה של תחנות שונות.

איגוד התקשורת הבינלאומי , שהוא סוכנות של האו"ם קבע, שתחום התדרים המוגדר כסופר גבוה ( SHF )יישמר לשידורים המגיעים מהחלל. בתחום תדרים זה, אורך הגל הוא כל כך קצר שהאותות נקראים מיקרו-גלים .

מיקרו גלים אלה הם בעלי מאפיינים של אור נראה: הם נעים ישירות מנקודת המוצא שלהם בלוויין, על מנת להגיע אל איזור הכיסוי שלהם (הקליטה) על פני כדור הארץ ואינם מופרעים על ידי היונוספירה של כדור הארץ.

המדענים שפיתחו את מערכות המיקרוגל/רדאר הראשונות במהלך מלחמת העולם השנייה הקצו אותיות מיוחדות לכל קבוצה של תדרי מיקרוגל והם חולקו ל bands (רצועות ) שונים כמו: S , X , Ka , Ku L , C .
מערכת הלווין המסחרית הראשונה פעלה בתחום ה C band . בסוף שנות השישים החזיקו חברות טלפון רבות ברחבי העולם מספר רב של תחנות ממסר מיקרו-גל לתמסורת ארצית. כמות האנרגיה בכל לווין שפועל band-ב C מוגבל לעוצמה שאינה יכולה לגרום להפרעות בשידורי מיקרוגל ארציים (שעל פני כדור הארץ).

הלוויינים המסחריים הראשונים התחום ה Ku הופיעו בשלהי שנות השבעים ותחילת שנות השמונים של המאה העשרים. בגלל שבתחום זה הקצאת התדרים לשימוש בשידורים ארציים היתה נמוכה, ניתן היה לנצל עוצמות שידור גבוהות בהרבה, באמצעות לוויינים, לעומת תחום ה C band מבלי לגרום להפרעות כלשהן.

לאנטנות קליטה של לוויינים כאלה יש רוחב אלומה קטן יותר (כלומר, "המסדרון" שאליו צופות הצלחות בשמיים) לעומת צלחות לקליטת שידורי C band בעלות קוטר דומה. יחס ישיר בין אורך קיים הגל ולרוחב אלומת האנטנה: ככל שאורך הגל קצר יותר, כך האלומה צרה יותר.

ההתייחסות למיקום המסלול (tibro) של הלווין היא במעלות, לפי קווי האורך של כדור הארץ.
יש לזכור שהמסלול הגיאוסטציונרי ("רצועת קלארק") הוא עיגול ונקודת היחוס לחישוב מעלות האורך הוא מרכז כדור הארץ.

עוצמת אות השידור מלוויינים מבוטאת בדציבלים ( dB ) המתייחסים לוואט אחד של עוצמה (dBW). עליה של 3 וואט מייצגת הכפלה של העוצמה: 10 דציבל-וואט מציינים הכפלה של העוצמה פי 10 ו 20 דציבלוואט מציינים הכפלה מעוצמה של פי מאה. לוויינים שמשדרים ב C band משדרים בדרך כלל בעוצמות שבין 82-33dBW . האותות החזקים ביותר נקלטים בלב איזור
הכיסוי של האלומה, עם ירידה של העוצמה ככל שמתרחקים מאותו מוקד קליטה. בתלוי במיקומו של אתר הקליטה של הקרן המרכזית, מיפתח האנטנה הנדרש על מנת לקלוט שידור טלווזייה איכותי עשוי לנוע בין 2-3.7 מטרים.

כיום, לווייני תחום Ku משדרים בעוצמות שידור ממוצעות של 47-52dBW ואנטנות קליטה בעלות קוטר של 30 ס"מ (!)יכולות, במקרים רבים, לקלוט אותות שידור מלוויינים כאלה באיכות תמונה וקול טובים.

הירידה המשמעותית בקוטר צלחות הקליטה מקטינה את עלות ציוד הקליטה ומפשטת את דרישות ההתקנה. יש חיסרון אחד בכל הנוגע ללוויינים המשדרים אל כדור הארץ בתחום תדרים שמעל 10 גיגה-הרץ: אורך הגלים בתחום זה הוא כל כך קצר , שגשם, שלג או אפילו עננים מלאי גשם העוברים מעלינו ונמצאים בדיוק בין הצלחת ללווין, מקטינים בצורה משמעותית את עוצמת אותות השדור הנקלטים בצלחת.

בתדרים גבוהים אלה, טיפות הגשם מסוגלות לספוג ולנטרל (depolarize ) את גלי המיקרו העוברים דרך אטמוספירת כדור הארץ. במרבית המקרים, סופות גשם הן קצרות , כך שהפרעות הקליטה אשר נגרמות עקב סופות אלה מסתכמות באובדן של מספר מצומצם של שעות קליטה בלבד, במהלך שנה שלימה.

על מנת להתגבר על בעיות כאלה, משתמשים בדרך כלל בצלחות גדולות בקוטר גדול מהנדרש על מנת לקלוט שידורי Ku band . הגדלת מיפתח צלחת זו נותנת למערכת הקליטה תוספת של כמה דציבלים שוליים על מנת שהמערכת תמשיך לפעול (ולקלוט) למרות מזג האויר.

במזרח התיכון ובאיזורים מדבריים, גם סופות חול עלולות לגרום לדעיכה משמעותית באיכות וברמת הקליטה. למרות שאירגון השידור הבינלאומי הקצה את תחום ה S כמי שנועד לשמש לשידורי לווין ישירים לבתים DTH Home To Direct , רק מעט חברות שידור ניצלו עד כה את התחום זה
לשידורי לווין. גורם מגביל אחד בולט הוא רוחב הפס הזמין בתחום : רק 100 מגהרץ. בשנים האחרונות נוספו משיבים של תחום זה ללוויינים שונים דוגמת לווייני Arabsat ערוצים של חברות תקשורת במזרח אסיה ונראהשבעתיד הקרוב נראה גם הופעה של חבילות ולויינים בתחום.
 

© כל הזכויות שמורות * All trademarks are the property of their respective owners